高中化学定量实验——酸碱中和滴定及氧化还原滴定

一、酸碱中和滴定

【实验原理】

用已知物质的量浓度的酸（或碱）来测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的方法叫做酸碱中和滴定。

实质：H＋＋OH－＝H2O

公式：

a. n(H＋)=n(OH－)

b. c(H＋)V(H＋)= c(OH－)V(OH－)

【实验仪器】

酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、烧杯、铁架台、滴定管夹。

【实验关键】

①准确量取酸液和碱液的体积；

②选择适宜的指示剂准确判断滴定终点。

【实验步骤】

（1）滴定前的准备工作

①洗涤滴定管。依次用洗液、自来水、蒸馏水洗涤干净。

②检查滴定管是否漏水，操作中活塞转动是否灵活。

③用待装溶液润洗滴定管2~3次，以保证装入溶液时不改变原溶液的浓度。

（2）滴定（以已知标准酸液滴定未知碱液为例）

①准备标准酸溶液：注酸液→赶气泡→调节液面（在“0”或“0”以下）→记录读数。用同样的方法把碱式滴定管准备好并记下读数。

②量取待碱液：取碱溶液→放入锥形瓶→滴加指示剂。把锥形瓶放在酸式滴定管下，垫一张白纸。

③操作：左手控制滴定管活塞，右手不断振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化。边滴边振荡→滴加速度先快后慢→注意指示剂的变化→判断终点（半分钟不再变化）→记下V（终）读数。

（3）重复滴定2～3次，计算平均值。

【误差分析】

中和滴定过程中，容易产生误差的6个方面：

①洗涤仪器(滴定管、移液管、锥形瓶)；

②气泡；

③体积读数(仰视、俯视)俯视刻度线，实际加水量未到刻度线，使溶液的物质的量浓度增大；仰视刻度线，实际加水量超过刻度线，使溶液的物质的量浓度减小；

④指示剂选择不当；

⑤杂质的影响；

⑥操作(如用力过猛引起待测液外溅等)。

误差分析如下：

(1)滴定前，在用蒸馏水洗涤滴定管后，未用标准液润洗。(偏高)

(2)滴定前，滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失。(偏高)

(3)滴定前，用待测液润洗锥形瓶。(偏高)

(4)取待测液时，移液管用蒸馏水洗涤后，未用待测液润洗。(偏低)

(5)取液时，移液管尖端的残留液吹入锥形瓶中。(偏高)

(6)读取标准液的刻度时，滴定前平视，滴定后俯视。(偏低)

(7)若用甲基橙作指示剂，最后一滴盐酸滴入使溶液由橙色变为红色。(偏高)

(8)滴定过程中，锥形瓶振荡太剧烈，有少量溶液溅出。(偏低)

(9)滴定后，滴定管尖端挂有液滴未滴入锥形瓶中。(偏高)

(10)滴定前仰视读数，滴定后平视刻度读数。(偏低)

(11)滴定过程中向锥形瓶内加入少量蒸馏水。(无影响)

(12)滴定过程中，滴定管漏液。(偏高)

(13)滴定临近终点时，用洗瓶中的蒸馏水洗下滴定管尖嘴口的半滴标准溶液至锥形瓶中。(操作正确，无影响)

(14)过早估计滴定终点。(偏低)

(15)过晚估计滴定终点。(偏高)

(16)一滴标准溶液附在锥形瓶壁上未洗下。(偏高)

（所指偏高偏低抑或无影响是指待测酸碱浓度）

【点拨1.分析不当操作对公式中四个变量其中一个或多个的大小影响， 2.根据公式，分析对V标准液的影响，V标准液比理论偏大，则待测液浓度测量值比实际值偏大，反之亦然。故而V标准液是考试考查的重点。3.对于（11），分析向已经准确量取好的待测液中滴加入水，虽然改变了待测液浓度和体积，但并不影响n待测液，所以V标准液不变化，对测量结果无影响。】

二、氧化还原滴定

知识点归纳

1. 特点：氧化还原滴定法在药物分析中应用广泛，用于测定具有氧化性和还原性的物质，对不具有氧化性或还原性的物质，可进行间接测定。氧化还原反应较复杂，常伴有各种副反应，反应速度较慢，因此，氧化还原滴定法要注意选择合适条件使反应能定量、迅速、完全进行。

2.反应条件：(1)滴定反应必须按一定的化学反应式定量反应，且反应完全，无副反应。 (2)反应速度必须足够快。 (3)必须有适当的方法确定化学计量点。

3.氧化还原滴定法终点的判断(1)自身指示剂如KMnO4滴定H2C2O4时，KMnO4既是标准溶液又是指示剂。(2)特殊指示剂如用于碘量法中的淀粉溶液，本身不参与氧化还原反应，但它能与氧化剂作用产生特殊的颜色，因而可指示终点。(3)氧化还原指示剂

4.高锰酸钾法(1)基本原理和条件高锰酸钾法是以具有强氧化能力的高锰酸钾做标准溶液，利用其氧化还原滴定原理来测定其他物质的滴定分析方法。强酸性溶液中 MnO4-＋8H+＋5e-→Mn2++4H2O 注意：但酸度太高时，会导致高锰酸钾分解，因此酸度控制常用3mol/L的H2SO4来调节，而不用HNO3或HCl来控制酸度。因为硝酸具有氧化性会与被测物反应；而盐酸具有还原性能与KMnO4反应。

(2)测定方法： ①直接滴定法由于高锰酸钾氧化能力强，滴定时无需另加指示剂，可直接滴定具有还原性的物质。 ②返滴定法可测定一些不能直接滴定的氧化性和还原性物质。 ③间接滴定法有些非氧化性或还原性物质不能用直接滴定法或返滴定法测定时，可采用此法。

(3)标准溶液的配制与标定 ①高锰酸钾溶液的配制市售KMnO4试剂常含有杂质，而且在光、热等条件下不稳定，会分解变质。因此高锰酸钾标准溶液不能直接配制使用，通常先配成浓溶液放置储存，需要时再取适量稀释成近似浓度的溶液，然后标定使用。 ②高锰酸钾溶液的标定常用于标定KMnO4的基准物是Na2C2O4。Na2C2O4在105℃～110℃烘干2h，放入干燥器中冷却后，即可使用。已标定过的KMnO4溶液在使用一段时间后必须重新标定。标定反应为：2MnO4-+5C2O42-+16H+==2Mn2++10CO2↑+8H2O

(4)标定时注意事项： ①滴定速度：开始时因反应速度慢，滴定速度要慢；开始后反应本身所产生的Mn2＋起催化作用，加快反应进行，滴定速度可加快。②温度：近终点时加热至65℃，促使反应完全 ③酸度：保持一定的酸度(3mol/LH2SO4)。 ④滴定终点：滴入微过量高锰酸钾，利用自身的粉红色指示终点（30秒不褪色）。

5.碘量法 (1)基本原理碘量法是利用碘的氧化性、碘离子的还原性进行物质含量测定的方法。I2是较弱的氧化剂；I-是中等强度的还原剂。碘量法可用直接测定和间接测定两种方式进行。

(2)①直接碘量法（或碘滴定法）直接碘量法是直接用I2标准溶液滴定还原性物质，又叫做碘滴定法。直接碘量法只能在酸性、中性或弱碱性溶液中进行。直接碘量法可用淀粉指示剂指示终点。直接碘量法还可利用碘自身的颜色指示终点，化学计量点后，溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。

②间接碘量法（或滴定碘法）对氧化性物质，可在一定条件下，用I-还原，产生I2，然后用Na2S2O3标准溶液滴定释放出的I2。这种方法就叫做间接碘量法或滴定碘法。间接碘量法也是使用淀粉溶液作指示剂，溶液由蓝色变无色为终点。

③间接碘量法的反应条件和滴定条件 A. 酸度的影响：I2与Na2S2O3应在中性、弱酸性溶液中进行反应。 B. 防止I2挥发的方法：在滴定前，加入过量KI（比理论值大2～3倍），减少I2挥发。 C. 防止I-被氧化

(3)标准溶液的配制和标定①碘标准溶液（0.05mol/L）的配制和标定 A. 配制由于碘具有挥发性和腐蚀性，通常情况下，碘标准溶液是采用间接法配制。配制0.05mol/L时，可取碘13g，加碘化钾36g与水50ml溶解后，加稀盐酸3滴与水适量稀释至1000ml，摇匀，贮存于棕色试剂瓶中备用。 B. 标定：用三氧化二砷（As2O3）为基准物质，甲基橙为指示剂，用待标定的碘标准溶液滴定至终点。

②硫代硫酸钠标准溶液（0.1mol/L）的配制和标定 A. 配制：Na2S2O3溶液采取间接法配制。操作步骤：称取硫代硫酸钠26g与无水碳酸钠0.2g，加新煮沸过的冷水适量稀释至1000ml，摇匀，放置8～10天，滤过，备用。

在Na2S2O3溶液的配制过程中应采取下列措施：

第一、为了除去水中的微生物，用新煮沸冷却后的蒸馏水配制。

第二、配制时加入少量的Na2CO3，使溶液呈弱碱性，可减少溶解在水中的CO2、O2和杀死微生物。

第三、将配制溶液置于棕色瓶中，放置8～10天，待其浓度稳定后再标定，但若发现溶液浑浊，需重新配制。

B. 标定：以K2Cr2O7为基准物，加入碘化钾置换出定量的碘，再用硫代硫酸钠标准溶液滴定碘标定方法为：精密称取在120℃干燥至恒重的基准物质重铬酸钾0.15g，置碘量瓶中，加水50ml溶解，加碘化钾2.0g，轻轻振摇，加稀硫酸40ml，摇匀，密塞，水封后在暗处放置10分钟，取出加水50ml稀释，用待标定Na2S2O3溶液滴定至近终点时，加淀粉指示剂3ml，继续滴定至溶液由蓝色变亮绿色为终点。

滴定反应为：